在现有应用中加装低氮氧化物燃烧器，是降低现有燃烧设备氮氧化物排放水平的经济解决方案。通常，低氮氧化物燃烧器需要采用外部烟气再循环（EFGR）或选择性催化还原（SCR）技术，才能将氮氧化物排放量控制在9 ppmv以内，并将一氧化碳（CO）排放量控制在50 ppmv或以下。 设计一款既能适配现有燃烧器安装孔、又能满足燃烧长度限制，同时在不采用EFGR的情况下达到排放 低氮氧化物燃烧器，一直是业界面临的挑战。位于加利福尼亚州匹兹堡的陶氏化学公司（Dow Chemical Company）就曾面临这一挑战：其Dowtherm®加热炉必须将氮氧化物排放量控制在9 ppmv以下，一氧化碳排放量控制在50 ppmv以下。 Zeeco 为陶氏提供了获得专利的下一代 GLSFFREE JET 改造方案，该方案具有小巧的机械占地面积、紧凑的火焰轮廓和更短的火焰长度。
Zeeco® 下一代超低 NOxFREE JET 技术无需 EFGR 即可将 NOx 排放量控制在 9 ppmv 以下。 GLSFFREE JET 产生的火焰形态在燃烧器安装中极少出现火焰间相互作用，同时还能实现更短的火焰长度。该燃烧器设计利用FREE JET混合理论，最大限度地增加燃烧室内与燃料气体混合的惰性内部燃烧产物（烟气）的量，从而产生由气体和烟气组成的再生燃料混合物。 由此产生的混合物在燃烧过程中具有较低的绝热火焰温度，从而天然地降低了 NOx 排放量。
对于终端用户运营公司而言，另一个行业关注点是下一代超低 NOx 燃烧器的总体拥有成本。 与传统的排放 相比，市场上某些设计方案的维护成本较高。但通过减少昂贵的 EFGR 或 SCR 系统的使用来实现预期的 NOx 减排，从而抵消了这些成本。
Zeeco 将回顾陶氏应用中使用的FREE JET 工程细节，说明该设计如何同时应对排放和拥有成本方面的挑战，并讨论经过验证的成功现场结果。
DESCRIPTION OF APPLICATION
位于加利福尼亚州匹兹堡的陶氏化学公司面临一项具有挑战性的排放应用要求：其Dowtherm®加热炉的氮氧化物（NOx）排放量必须控制在9 ppmv以下。该加热炉需要配备一台单燃烧器，设计最大热释放量为26 MM Btu/hr（6.55 MM Kcal/hr）。该加热炉采用垂直圆柱型设计，配备两回程螺旋盘管。 燃烧空气通过强制通风供气系统以环境温度输送至燃烧器。在最大负荷下，燃烧空气系统设计为向燃烧器提供 3 英寸水柱（76.2 毫米水柱）的空气压力。炉体高度为 21.6 英尺（6,584 毫米），炉管圆周直径为 9.5 英尺（2,896 毫米）。 炉膛容积约为1,530英尺³（43.3立方米），设计烟气温度为1,700°F（926.7°C）。单位面积热释放量约为350,945 Btu/ft²（994,964 Kcal/m²）。 每平方英尺热释放量超过350,000 Btu/ft²的应用通常被视为困难项目，因为大多数热NOx的形成温度在1,600°F及以上。
在要求 NOx 排放量控制在 9 ppmv 或以下的应用中，燃烧器的改造项目颇具挑战性，因为这通常需要采用外部烟气再循环 (EFGR) 或选择性催化还原 (SCR) 技术。提供一种能够适配现有燃烧器开孔尺寸的下一代低 NOx 燃烧器，也是需要考虑的问题之一。 新一代低氮氧化物燃烧器的火焰形态或轮廓能否在燃烧长度限制内正常运行，也被证明是行业面临的挑战之一。 Zeeco 的 GLSFFREE JET 在设计时，考虑到该应用未计划采用 EFGR 技术，因此设计为向气流中注入约 0.6 磅蒸汽/磅燃料气，以便在需要时进一步降低 NOx 排放。与改造炉体以增加约 25% 至 35% 的 EFGR 比例，或安装通常用于达到规定 NOx 排放水平所需的 SCR 系统相比，使用少量蒸汽的成本更低。
CONCLUSION
位于加利福尼亚州匹兹堡的陶氏化学公司安装了一台Zeeco GLSF-16FREE JET 以满足其Dowtherm®炉对NOx排放量低于9 ppmv的要求。 通常，需要将NOx排放量控制在9 ppmv以下的应用，通常采用外部烟气再循环（EFGR）或选择性催化还原（SCR）技术来实现。然而，针对此次改造项目，Zeeco向陶氏提供了其专利的“新一代超低NOxFREE JET 技术，该技术具有机械占地面积极小、火焰形态紧凑以及火焰长度较短等特点。 现场安装完成后，经第三方验证，氮氧化物（NOx）排放量低于6 ppmv，一氧化碳（CO）排放量低于3 ppmv。无需采用昂贵的外部烟气再循环（EFGR）或选择性催化还原（SCR）系统即可满足排放要求，这对陶氏公司而言是一大优势。
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